氮化镓/石墨烯/碳化硅异质界面热输运特性的分子动力学研究

摘要：

为了探究氮化镓/石墨烯/碳化硅异质界面热输运特性,采用非平衡分子动力学方法从温度、尺寸以及空位缺陷三个方面研究其对界面热导的影响,通过声子态密度和声子参与率对界面热导的变化进一步阐述分析.研究表明:温度升高使界面热导增大,分析认为随着温度升高晶格振动加剧,低频声子态密度变大,参与热输运声子数量增加;其中单层石墨烯层结构界面热导的改变要高于多层石墨烯结构的界面热导.当热输运方向的结构尺寸变化时,同时改变氮化镓和碳化硅的层数,界面热导无明显变化,界面热输运声子散射几乎不受影响;但中间石墨烯层从1层增加至5层时,界面热导率先减小后缓慢增大,由于在4层时低频声子参与率变小,更多的声子局域化,不参与传热声子数量更多,故界面热导到达最小值0.021 GW/(m2·K).随空位缺陷浓度增加界面热导先逐步增大后减小,区别在于单空位缺陷在浓度为10％时,界面热导达到最大值0.064 GW/(m2·K);而双空位缺陷在浓度为12％时,界面热导率达到最大值0.065 GW/(m2·K),分析认为更多的声子从局域进入离域,参与该传热声子较多,导致界面热导增大.研究结果有助于调控氮化镓器件的热输运性能,可以为异质界面器件的设计提供理论依据.

关键词：异质界面热导、温度效应、尺寸效应、空位缺陷

所属期刊栏目：72

分类号：TB383;TK124;O469

在线出版日期：2023-08-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：261-270